自由沉降实验

  

一、实验目的

水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过程称为沉淀。沉淀可分为四种基本类型,即自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀。自由沉淀用以去除低浓度的离散性颗粒如沙砾、铁屑等。这些杂质颗粒的沉淀性能一般都要通过实验测定。
本实验采用测定沉淀柱底部不同历时累计沉淀泥量方法,找出去除率与沉速的关系。希望达到以下目的:
1、了解和掌握自由沉淀的规律,根据实验结果绘制时间-沉淀率(t-E),沉速-沉淀率(u-E)和的关系曲线
通过实验,掌握颗粒自由沉淀的实验方法;
3、比较累计沉淀泥量法与累计曲线法的共同点;
4、加深理解沉淀的基本概念和杂质的沉降规律。
二、实验装置及材料
1、环境温度:5℃~40℃
2、沉淀柱外形尺寸:约直径×高=φ100mm×1700mm壁厚度约8 mm  数量:4根
3、装置外形总尺寸:约1000mm×800mm×2200mm
4、电源220V,功率200W
配套实验装置有:
1、PVC配水箱1个;       2、不锈钢潜水泵1台;    3、不锈钢搅拌混合器1套;
4、配水管阀门1套;        5、水泵循环阀门1套;    6、各沉淀柱进水阀门1套;
7、各沉淀柱放空阀门1套;  8、排水管1套;        9、取样口;     
10、实验固定支架1个        11、连接的管道、阀门、开关等若干。
测定悬浮物的设备(用户自备)
分析天平,具塞称量瓶、烘箱、滤纸、漏斗、量筒、烧杯等
水样(用户自备)
实际工业废水或粗硅藻土等配制水样
三、实验步骤
1、打开沉淀管的阀门将污水注入沉淀管,然后打开进气阀门,曝气搅拌均匀。
2、关闭进气阀,此时取水样100mL(测得悬浮物浓度Co),同时记下取样口高度,开启秒表,记录沉淀时间。
3、当时间为1min、3 min、5 min、10 min、15 min、20 min、40 min、60 min时,分别取样100mL,测其悬浮位浓度(Ct)。记录沉淀柱内液面高度。
4、测定每一沉淀时间的水样悬浮物固体量。悬浮性固体的测定方法如下:首先调烘箱支(105±1)℃,叠好滤纸放入称量瓶中,打开盖子,将称量瓶放入105℃的烘箱烘至恒重。5、然后将已恒重好的滤纸取出放在玻璃漏斗中,过滤水样,并用蒸馏水冲净,使滤纸上得到全部悬浮性固体,最后将带有滤渣的滤纸移入称量瓶,烘干支恒重。
悬浮性固体计算
悬浮性固体含量
式中  ω1 ——称量瓶+ 滤纸质量,g
ω2 ——称量瓶+ 滤纸+悬浮性固体的质量,g
V—— 水样体积,100mL。
实验数据记录下表

沉淀时间/min 滤纸编号 称量瓶编号 称量瓶+滤纸质量/g 取样体积/mL 瓶纸+SS质量/g 水样ss质量/g Co
/(mg/L)
Ci
/(mg/L)
沉淀高度H/cm
0                  
1                  
3                  
5                  
10                  
15                  
20                  
40                  
60                  
 
四、实验相关知识点
沉淀是借重力作用从液体中去除固体颗粒的一种过程。根据液体中固体物质的浓度和性质,可将沉淀过程分为自由沉淀、絮凝沉淀、成层沉淀和压缩沉淀等四类。本实验对污水中非絮凝性固体颗粒自由沉淀的规律进行了研究探讨。
实验用装置见图,

设水深为h,在t时间能沉到h深度颗粒的沉速u=h/t。根据给定的时间t0,计算出颗粒的沉速u0。凡是沉淀速度等于或大于u0的颗粒,在t0时都可全部去除。设原水中悬浮物浓度为c0(mg/L),则与沉淀历时ti相对应的悬浮物沉淀效率百分率为                                                
                                                               
其中不同沉淀时间ti时,沉淀柱未被去除的悬浮物百分比为                              

沉淀试验时,可算出H对应的时间t的颗粒沉速为

从而可绘出u-E、t-E及u-P的曲线,其形式见图

五、实验数据及结果整理
实验基本参数整理
实验日期                            水样性质及来源                         
沉淀柱直径D=                       柱高H=                 
水温/℃                              原水SS浓度(mg/L)                     
沉淀柱管及其管道连接草图
(2)实验数据整理
将实验数据按表整理
颗粒自由沉淀数据整理表

沉淀高度/cm                
沉淀时间/min                
实测水样SS/(mg/L)                
计算用SS/(mg/L)                
未被去除颗粒百分比                
颗粒Pi沉速u/(mm/s)                
六、思考题
根据实验所得曲线,分析推导相应于沉淀时间ti的悬浮固体去除百分率
设备特点:
1.设备布局合理、美观,结构清晰,整体感强。
2.本装置可开实验:a颗粒自由沉降,b絮凝沉降。
3.本装置可分层取样,通过对不同层次的水样进行检测,更直观的了解沉淀时间与沉淀效果的相互关系。
实验目的:
1、加深对成层沉淀的特点、基本概念以及沉淀规律的理解。
2、通过实验确定某种污水曝气池混合液的静沉曲线,并为设计澄清浓缩池提供必要的设计参数。

主要配置:
调速电机搅拌器、调速器、取样口、PVC配水箱、水泵、电控箱、连接管道和球阀、不锈钢台架。

技术参数:
1、环境温度:5℃~40℃,电源220V单相三线制,功率500W。
2、有机玻璃沉淀柱:尺寸Φ100×1400mm,4根,沉淀柱设取样口,配优质全铜阀门。带刻度标尺,沉淀柱内设有不锈钢搅拌器4套。
3、水泵:额定流量1m3/h,扬程15m,功率370W。
4、电机:功率15W,带调速器。
5、原水箱:尺寸600×400×500mm,PVC板焊制。
6、框架为304不锈钢,结构紧凑,外形美观,操作方便。
7、装置外形尺寸:1000×800×2000mm,框架为可移动式设计,带脚轮及禁锢脚。